Устройство для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины
На больших глубинах бурение скважин ведется на утяжеленных буровых растворах довольно часто с мелкими наполнителями. Низкие механические скорости бурения как с помощью роторного способа, так и с помощью винтовых забойных двигателей не дают эффекта. Приложение гидроимпульсной промывки забоя открывает перспективу ускорения бурения, особенно в тиксотропных глиносодержащих породах. Пульсацию потока на забое предлагаемое устройство обеспечивает с помощью прерывателя потока с применением короткой винтовой пары и специальной задвижки с ножом против образования пробок из наполнителей. При использовании ВЗД устройство устанавливается над долотом Эффект разрушения породы на забое достигается знакопеременными нагрузками на частицы полуразрушенной породы на забое.
Полезная модель относится к буровой технике и может использоваться в компоновке бурильного инструмента в качестве устройства для воздействия промывкой на забой при бурении скважин.
Известно устройство применяющееся с целью создания пульсирующей промывки забоя скважины, уменьшая вероятность образования наддолотного сальника, очищая забой [1].
Пульсирующая промывка осуществляется при совместной работе скважинного струйного насоса и переменного гидравлического сопротивления, выполненного в виде шарового вибратора.
Устройство состоит из корпуса, в котором размещен разделительный блок потока, состоящий из струйного насоса и вибратора. Поток бурового раствора с расходом Q подается к устройству по бурильной колонне. В устройстве происходит разделение потока. Одна часть, меньшая, идет к струйному насосу, другая - через вибратор к долоту.
Недостатком устройства является беспорядочная несистемная пульсирующая промывка забоя. Эффективность устройства становится низкой при очистке забоя и воздействии на породу забоя.
Известно другой устройство [2] для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины соединенное с системой циркуляции скважины и включающее корпус с размещенным в нем механизмом гидравлического сопротивления выполненным в виде многоступенчатой турбины, состоящей из комплекта дисков статоров и дисков роторов, у которых по окружности проточной части дисков статоров и роторов выполнены по всей длине сквозные открытые и закрытые каналы, причем диски статоров и роторов взаимно зафиксированы между собой.
Недостатком этого устройства является наличие фильтрационной поверхности у дисков статоров и роторов выполненных в виде частых лопаточек, что при бурении с раствором с наполнителями будет приводить к забиванию дисков и прекращению круговой циркуляции жидкости в скважине.
Кроме этого при использовании турбинок развиваются высокие обороты - порядка 600-800 об/мин, что не позволяет вести пульсирующую промывку с пониженной частотой импульсов при роторном бурении с числом оборотов долота 30-40 об/мин.
Задача полезной модели - повышение эффективности воздействия пульсирующей промывкой бурового раствора на забой.
Поставленная задача решается за счет применения механизма гидравлического сопротивления, выполненного с использованием винтовой пары.
Пара имеет винтовой ротор, который служит в качестве движущегося уплотнительного элемента в пределах статора с эластомерной прокладкой. Когда под давлением нагнетается жидкость в герметизирующую полость статора, ротор начинает вращаться. Статор имеет на один виток меньше ротора. Винтовая пара соединена с помощью водила с задвижкой и очистным плугом и контактирует с фильтрационным седлом с направляющим поток патрубком, обеспечивающими циклическое прерывание потока с направлением его отдельному каналу патрубку к долоту и очистку фильтрационной поверхности седла.
Благодаря тому, что механизм гидравлического сопротивления выполнен в виде винтовой пары, он имеет способность придавать вращение системе с задвижкой и лугом по фильтрационной поверхности седла, периодически перекрывая отверстия на нем задвижкой и очищая его поверхность плугом.
На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства с винтовой парой, встроенной в корпус 1. Вал винтовой пары 2 с помощью водила 3 соединен с задвижкой 4 и ножом 5, которые опираются на фильтрационное седло 6 с патрубком большого диаметра 7 и частью седла перфорированного отверстиями малого диаметра 9.
При бурении скважин с промывкой утяжеленным раствором для снижения гидросопротивления при создании гидроимпульса окно в фильтрационном седле выполняется в виде прорези по всему его диаметру.
Устройство работает следующим образом.
Для бурения оно встраивается в бурильную колонну над долотом. В процессе бурения буровой раствор прокачивается к долоту. На забой он проходит через винтовую пару, приводит в движение вал 2. который через водило 3 определяет циклическое создание гидроимпульсов к забою скважины.
Преимущества устройства.
При бурении глубоких скважин и разбуривании глиносодержащих пород использование долот с применением обычной гидромониторной промывки кинетической энергии струй бывает недостаточно, чтобы очистить забой. Повышение давления с подачей большого расхода жидкости ограничено допустимым давлением на устье скважины, производительностью насосов. Поэтому создание пульсирующей промывки с концентрацией кинетической энергии позволяет энергетически более эффективно воздействовать на забой, как на призабойный слой породы, так и на «подушку» на забое из разбуриваемой породы.
Предлагаемое решение позволяет более эффективно использовать нагрузку на долото, увеличить скорость бурения и общую проходку на долото.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Паневник А.В. «Пульсирующая промывка призабойной зоны» НТЖ, Газовая промышленность, 13, 2000 г.
2 Заявка 2008134359.22 (043559) от 21 08 2008 г «Устройство для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины»
Устройство для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины, включающее корпус, в котором размещен механизм гидравлического сопротивления в виде гидравлического двигателя, отличающееся тем, что в качестве механизма гидравлического двигателя использована винтовая пара, регулирующая гидравлические сопротивления на фильтрационном седле с помощью водила, связанного с заглушкой и плугом, очищающим поверхность фильтрационного седла.
